Mỗi sản phẩm trên thị trường được yêu cầu đáp ứng Quy định của EMC xác định các giới hạn trên đối với phát xạ dẫn và bức xạ.
Tiến hành phát thải là tiếng ồn các thành phần được tạo ra bởi một thiết bị hoặc mạch phụ và được chuyển sang thiết bị hoặc mạch phụ khác thông qua hệ thống cáp, pcb dấu vết, mặt phẳng nguồn / mặt đất, hoặc điện dung ký sinh. Phát xạ dẫn điện xuất hiện trên giao diện và cáp nguồn phải được giữ ở mức thấp nếu không chúng có thể truyền qua cáp và đến các thiết bị khác, gây ra sự cố cho chúng.
Phát xạ là tiếng ồn các thành phần mà toàn bộ hệ thống tạo ra như một trường điện từ, vì vậy nó có thể lan truyền trong không khí và đến các thiết bị khác.
Các kỹ sư biết rằng tín hiệu truyền qua cáp xảy ra mà không có phản xạ khi chiều dài cáp ngắn hơn nhiều so với bước sóng tín hiệu (tần số thấp). Đây là lý do tại sao phát xạ dẫn được coi là một vấn đề đối với tần số thấp, trong đó một mô hình gộp có thể được xem xét cho phương tiện truyền tín hiệu.
Ngược lại, khi chiều dài cáp dài hơn nhiều so với bước sóng tín hiệu (tần số cao), sự truyền tín hiệu dọc theo cáp sẽ xảy ra mà không phản xạ chỉ khi có sự phù hợp trở kháng dọc theo đường tín hiệu. Trong trường hợp này, sự lan truyền qua các vật dẫn có thể được phân tích như một mô hình phân phối (lý thuyết đường truyền), nhưng trong thế giới thực, các hệ thống thường có dây dẫn (dây cáp và mạch dấu vết) không được thiết kế làm đường truyền cho tần số cao. Những dây dẫn như vậy có thể dễ dàng phát tín hiệu dưới dạng trường điện từ vì chúng hoạt động theo kiểu giống ăng-ten thay vì đường truyền. Đây là lý do tại sao phát xạ bức xạ được coi là một vấn đề đối với tần số cao.
Quy tắc chung cho các nhà thiết kế là xem xét chiều dài dây dẫn quan trọng phân tách hành vi gộp với hành vi phân tán như sau:
LCHỈ TRÍCH= λ /6
Hình 1. Hệ thống gộp và hệ thống phân tán.
Bảng sau đây cho thấy bước sóng của các tần số khác nhau, độ dài tới hạn liên quan, các cấu trúc có kích thước điển hình có thể so sánh với độ dài tới hạn và loại phát xạ thường được tạo ra:
Bảng 1. Các phương pháp lan truyền phát xạ điển hình cho các tần số khác nhau.
Thông thường, điểm ngắt giữa phát xạ dẫn và bức xạ được đặt ở 30MHz, trong đó bước sóng (trong không khí tự do) là khoảng 10m và chiều dài tới hạn là khoảng 1.7m.
Các quy định EMC nhằm mục đích đo lượng phát xạ từ các thiết bị và cáp của chúng (cái gọi là EUT - Thiết bị đang được thử nghiệm). Xem xét rằng kích thước điển hình của các thiết bị và cáp đi kèm là tối đa 1.5m, bảng trên cho thấy rằng phát xạ bức xạ từ chúng chỉ có thể xảy ra đối với tần số trên 30MHz, trong đó kích thước của dây dẫn là một phần của EUT có thể dài hơn khoảng độ dài tới hạn. Đối với tần số dưới 30MHz, phát xạ bức xạ không xảy ra đáng kể và nói chung, chỉ được yêu cầu kiểm tra EUT đối với phát xạ dẫn.
Kiểm tra lượng khí thải được tiến hành
Thiết lập điển hình để thử nghiệm phát xạ được tiến hành từ EUT yêu cầu những điều sau:
- Máy thu EMI hoặc máy phân tích phổ (thích hợp để tuân thủ trước)
- LISN (Mạng ổn định trở kháng đường truyền)
- Máy bay mặt đất - EUT, LISN và bộ thu được đặt trên và kết nối với mặt đất.
Hình 2. Thiết lập kiểm tra khí thải được tiến hành cơ bản.
LISN là một thiết bị ba cổng được kết nối với EUT, bộ thu và nguồn điện.
Mục đích của LISN là cung cấp trở kháng chuẩn hóa tại RF qua điểm đo EUT. LISN ghép điểm đo của EUT với máy thu và làm suy giảm (hầu như loại bỏ) các tín hiệu nhiễu không mong muốn đến từ nguồn điện, để ngăn các tín hiệu này ảnh hưởng đến việc thực hiện thử nghiệm.
Có nhiều loại LISN khác nhau để phân tích DC, một pha hoặc Ba giai đoạn AC. Loại phổ biến nhất được định nghĩa trong CISPR 16-1-2 và cho EUT trở kháng tương đương 50Ω song song với 50uH + 5Ω trên mỗi đường dây nối đất. Nó được đặt tên là loại “Mạng chữ V” cho nguồn cung cấp một pha, vì trở kháng ổn định xuất hiện trên mỗi nhánh của chữ “V”, giữa đường dây hoặc dây trung tính và đường nối đất.
Hình3. LISN mạch cho mỗi dòng của “V-mạng”
Hình 4. Trở kháng so với tần số tại các đầu cuối EUT. Hình ảnh được cung cấp bởi hướng dẫn sử dụng Tekbox - TBLC08.
Tiếng ồn đo được bằng máy thu phải được so sánh với giới hạn tiếng ồn được cung cấp bởi các quy định của EMC. Trong trường hợp thiết bị một pha, các phép đo độ ồn phải được lặp lại cho từng đường dây (pha và trung tính).
Hình 5. LISN một pha 9KHz-30MHz từ các nhà sản xuất khác nhau. Hình ảnh được cung cấp bởi NARDA và Tekbox.
Trong thiết lập thử nghiệm cơ bản được trình bày ở trên, mặt đất đóng vai trò cơ bản để chuẩn hóa môi trường thử nghiệm, vì thông thường một phần của tiếng ồn được dẫn có thể bị ảnh hưởng bởi các thông số ký sinh, như được giải thích rõ hơn ở phần sau.
Bộ thu EMI là một thiết bị cụ thể được thiết kế để kiểm tra EMI, giống như LISN. Nó khác với một máy phân tích phổ thông thường về các khía cạnh khác nhau không được đề cập trong bài viết này, nhưng theo ý tưởng đầu tiên, nó có thể được coi là một máy phân tích phổ với các tính năng kiểm tra EMI cụ thể:
- quét các thông số phù hợp với các quy định EMC toàn cầu (tức là thời gian giữ, băng thông độ phân giải (RBW), bộ dò, v.v.)
- tự động thực hiện kiểm tra với điều khiển LISN và chuyển đổi giữa các pha đường dây trong trường hợp nguồn điện xoay chiều (một pha hoặc Ba giai đoạn)
- giao diện phần mềm để xem quét, cấu hình và lưu kết quả kiểm tra
Hình 6. Một bộ thu EMI. Hình ảnh do NARDA cung cấp
Máy phân tích phổ có thể là một sự thay thế ít tốn kém hơn cho bộ thu EMI khi thực hiện kiểm tra tuân thủ trước các sản phẩm trong quá trình thiết kế và xác minh. Bạn có thể mua một thiết lập kiểm tra trước tuân thủ hoàn chỉnh (LISN + máy phân tích phổ + mặt đất) với giá dưới $ 2000, một mức giá hợp lý cũng dành cho các công ty nhỏ. Với chi phí hạn chế như vậy, có thể thực hiện quét các phát thải đã tiến hành từ một sản phẩm, phát hiện phát thải tiếng ồn quá mức và thực hiện các hiệu chỉnh trước khi đến phòng thí nghiệm được công nhận để kiểm tra sự tuân thủ cuối cùng.
Có rất nhiều cơ quan quản lý quy định mức độ cho phép của các sản phẩm sinh học tạo ra khí thải. Cơ quan tiêu chuẩn hóa toàn cầu là IEC (Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế).
Ở cấp độ khu vực, có các cơ quan khác nhau cung cấp cho địa phương việc thực hiện các quy định dựa trên các tiêu chuẩn EMC do IEC phát hành: ở Hoa Kỳ, các quy định phổ biến nhất về khí thải do FCC (Ủy ban Truyền thông Liên bang) ban hành, trong khi ở Châu Âu thì do các tổ chức CEN / CENELEC cấp.
Bảng sau đây cho thấy các tiêu chuẩn sản phẩm chính đối với khí thải dẫn và bức xạ:
| Lĩnh vực sản phẩm | Tiêu chuẩn EN | Tiêu chuẩn Hoa Kỳ |
| Thiết bị đa phương tiện (MME) | EN 55032 | FCC Part 15 |
| Thiết bị công nghiệp, khoa học và y tế (ISM) | EN 55011 | FCC Part 18 |
| Thiết bị chiếu sáng | EN 55015 | FCC Phần 15/18 |
Bảng 2. Tiêu chuẩn sản phẩm chính về phát thải dẫn và bức xạ
Mỗi tiêu chuẩn được phát triển để quy định các thuật ngữ, phương pháp thử nghiệm và giới hạn đối với phát xạ dẫn và bức xạ. Để làm ví dụ, chúng ta có thể kiểm tra các tiêu chuẩn EN 55032 và FCC Phần 15.
Sản phẩm tiêu chuẩn EN 55032 ở Châu Âu quy định phát xạ dẫn và bức xạ của tín hiệu trong dải tần từ 9kHz đến 400GHz cho đa phương tiện): thiết bị có điện áp cung cấp RMS danh định không quá 600V. Các thiết bị được chia thành hai lớp:
- Lớp B (thương mại): điều này áp dụng cho các thiết bị được sử dụng trong môi trường dân cư và gia đình. Chúng phải có lượng khí thải dưới giới hạn phát thải thấp hơn được xác định cho Loại B.
- Hạng A (công nghiệp): điều này áp dụng cho tất cả các thiết bị vượt quá giới hạn Class-B. Trong trường hợp này, thiết bị phải có lượng khí thải dưới giới hạn được xác định cho Class-A và có thể gây nhiễu trong các khu dân cư, do đó, hướng dẫn sử dụng thiết bị phải có thông báo cảnh báo.
Hình 7. EN 55032 giới hạn phát thải được thực hiện theo tiêu chuẩn loại A và loại B. Hình ảnh do Texas Instruments cung cấp.
Tương tự, các sản phẩm được thiết kế cho thị trường Hoa Kỳ phải tuân thủ các giới hạn tương đương do tiêu chuẩn FCC Phần 15, tiểu phần B (bộ tản nhiệt không chủ ý), mục 15.107 (giới hạn dẫn), trong đó các giới hạn phát xạ dẫn tương đương với giới hạn cho trong EN 55032. Cũng trong FCC Phần 15, các thiết bị được chia thành hai loại:
- Lớp B: các thiết bị kỹ thuật số được tiếp thị để sử dụng trong môi trường dân cư bất chấp việc sử dụng trong môi trường thương mại, kinh doanh và công nghiệp.
- Hạng A: thiết bị kỹ thuật số được tiếp thị để sử dụng trong môi trường thương mại, công nghiệp hoặc kinh doanh; không bao gồm các thiết bị được tiếp thị để sử dụng cho công chúng hoặc dự định sử dụng trong gia đình.